马丁·查尔菲（2008年诺贝尔化学奖得主）
| Martin Chalfie | |
| 出生 | 1947年1月15日 美国伊利诺伊州芝加哥 |
|---|---|
| 国籍 | 美国 |
| 母校 | 哈佛大学（学士） 哈佛大学（博士） |
| 知名于 | 将GFP用作生物标记物 线虫神经生物学 |
| 奖项 | 诺贝尔化学奖（2008） 美国国家科学院奖 |
| 研究领域 | 神经生物学、遗传学、分子生物学 |
| 机构 | 哥伦比亚大学 |
| 配偶 | 图尔·哈泽尔里格（Tulle Hazelrigg，生物学家） |
生平
马丁·查尔菲（Martin Chalfie）于1947年1月15日出生于美国伊利诺伊州芝加哥的一个犹太家庭。他的父亲是一名小提琴制造商，母亲是一名家庭主妇。查尔菲自幼在密歇根州长大，童年时期对音乐和科学都表现出浓厚兴趣。
1965年，查尔菲进入哈佛大学学习，最初主修数学，但随后转向生物化学。1969年获得学士学位后，他在美国国家标准与技术研究院（NIST）短暂工作了一段时间，随后回到哈佛大学攻读生物化学博士学位。在博士研究期间，他在约翰·C·格哈特（John C. Gerhart）指导下研究细胞分裂机制，于1977年获得博士学位。
博士毕业后，查尔菲先后在英国剑桥MRC分子生物学实验室（与西德尼·布伦纳合作）和瑞士日内瓦大学（创2博士后研究。这段时间他接触到了秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）这一极具魅力的模式生物，并从此将研究焦点锁定在线虫神经系统上。
1982年，查尔菲加入哥伦比亚大学生物系，先后担任助理教授、副教授和教授。他在哥伦比亚大学建立了自己的实验室，并一直工作至今。他是美国国家科学院院士（2004年当选）。
学术生涯
查尔菲的学术生涯以使用秀丽隐杆线虫作为模式生物研究神经系统发育和功能为特色。他在博士后期间师从西德尼·布伦纳（2002年因线虫遗传学获诺贝尔奖），这段经历深刻影响了他的研究取向。
在20世纪80年代末和90年代初，查尔菲使用传统方法（如荧光抗体染色）来可视化线虫中的特定神经元和蛋白质。这些方法需要固定和杀死细胞，无法观察活体中的动态过程。查尔菲敏锐地意识到，如果有一种能够在活细胞中自发发光的标记物，将彻底改变神经生物学研究。
1992年，查尔菲在参加一次学术会议时，偶然听说了下村脩在20世纪60年代发现的水母GFP。他立刻意识到这种蛋白质的巨大潜力——如果GFP的基因能够在异源生物中表达，那么科学家就可以实现在活体组织中可视化蛋白质的位置和动态变化。这是一个革命性的想法。
回到实验室后，查尔菲将编码GFP的基因连接到线虫的特定基因启动子后面，并将其转入线虫体内。实验结果令人振奋——线虫在紫外线下发出了明亮的绿色荧光。更重要的是，荧光精确地定位到了他想要标记的特定神经元中。1994年，查尔菲在《科学》杂志上发表了这一开创性工作，标志着GFP作为活体标记物的诞生。
获奖成就
2008年，查尔菲与下村脩、钱永健共同获得诺贝尔化学奖。查尔菲因"展示了GFP作为生物标记物的巨大潜力"而获得这一殊荣。诺贝尔奖委员会指出："查尔菲的工作表明，GFP可作为遗传标签用于标记活的生物体中的不同细胞和蛋白质。"
查尔菲的其他重要奖项包括：美国国家科学院分子生物学奖（2004年）、遗传学会奖章（2005年）和哥伦比亚大学杰出教授称号（2008年）。2004年当选美国国家科学院院士。
历史贡献
查尔菲的历史贡献主要集中在一个关键突破上：证明了GFP可以在异源生物中作为遗传编码的荧光标记物使用。这一概念的验证改变了生物学的面貌。
- 1. GFP表达作为活体标记物的验证（1994年）**：查尔菲将维多利亚多管发光水母的GFP cDNA克隆到表达载体中，连接到线虫的机械感觉神经元特异性启动子（mec-7）后面，然后通过显微注射导入线虫。结果显示，线虫仅表达GFP的某些神经元在蓝光激发下发出了明亮的绿色荧光。这是人类历史上第一次在活体动物中通过基因工程手段实现特定细胞的荧光标记。
- 2. 方法学推广**：查尔菲的工作不仅仅是一个技术演示。他公开发表的详细实验方案使得全球各地的实验室都能够重复和应用这一技术。他通过线虫研究社区积极推广GFP技术，分享质粒和实验经验，极大地加速了GFP在生物学各领域的普及。
- 3. 线虫神经生物学的系统性贡献**：除了GFP工作外，查尔菲在线虫神经系统研究中也有着持续且重要的贡献。他系统研究了线虫触摸敏感性神经元（触摸受体神经元）的发育、分化和功能机制。这些研究为理解机械感觉的分子基础提供了关键洞见。
- 4. GFP应用规范的建立**：查尔菲的工作奠定了GFP使用的范式——通过基因融合将GFP连接到目标蛋白质上，可以观察到蛋白质在活细胞中的时空分布；通过将GFP置于特定启动子控制下，可以标记特定细胞类型；通过使用不同颜色的荧光蛋白变体，可以同时对多个蛋白质或细胞进行成像。这些方法至今仍是现代细胞生物学的基础。
查尔菲的工作之所以如此重要，在于它将一个"自然界的奇特现象"（水母发光）转化为一个"通用的生物学工具"。在查尔菲演示GFP的用途之前，下村脩的发现虽然精彩，但并没有引起生物学界的广泛关注。查尔菲的演示像一把钥匙，打开了GFP应用的大门，引发了全球范围内对荧光蛋白的研究和应用热潮。
轶事典故
- 瞬间的顿悟**：查尔菲经常被问到他如何想到将GFP用作标记物的。他讲述了一个生动的故事——在1992年哥伦比亚大学的一次讲座上，他听到一位科学家提到"水母中有一种发出绿色荧光的蛋白质"。就在那一刻，他脑海中闪现出一个念头："如果能在线虫中表达这种蛋白质，我们就不必杀死细胞来观察它们了！"他后来说，那是一个"尤里卡时刻"。
- 从水母到线虫的跨越**：查尔菲的研究最令人惊叹的地方在于他实现了从海洋生物到完全不同的模式生物（线虫）的荧光标记跨越。他的成功表明GFP发色团的形成是自发过程，不需要水母特有的酶或因子——这在当时远不是显然的。
- 没有预期地改变世界**：查尔菲曾谦逊地表示，他最初的想法仅仅是"想看看线虫神经元的形态"，从未预期GFP会成为改变整个生物学研究的工具。"我只是碰巧在正确的时间想到了正确的事情，"他说。
- 科学夫妇**：查尔菲的妻子图尔·哈泽尔里格也是一位著名的生物学家（研究果蝇发育），两人同为哥伦比亚大学教授。他们在各自的研究领域都有卓越成就。他们的实验室相距不远，经常在学术上互相讨论和鼓励。
- 以父亲为榜样**：查尔菲在多个场合提起他的父亲——一位手艺精湛的小提琴制造商。他父亲教会了他精细操作和注重细节的工匠精神。查尔菲说，进行显微注射线虫需要的手眼协调与小提琴制作有着惊人的相似之处。
参考文献
1. Chalfie, M., Tu, Y., Euskirchen, G., Ward, W. W., & Prasher, D. C. (1994). Green fluorescent protein as a marker for gene expression. Science, 263(5148), 802-805. 2. Chalfie, M. (2009). GFP: Lighting up life (Nobel Lecture). Angewandte Chemie International Edition, 48(31), 5603-5611. 3. Prasher, D. C., Eckenrode, V. K., Ward, W. W., Prendergast, F. G., & Cormier, M. J. (1992). Primary structure of the Aequorea victoria green-fluorescent protein. Gene, 111(2), 229-233. 4. Chalfie, M. (1995). Green fluorescent protein. Photochemistry and Photobiology, 62(4), 651-656. 5. 诺贝尔奖官方网站：Martin Chalfie - Biographical. https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2008/chalfie/facts/ 6. Chalfie, M., & Kain, S. (Eds.). (2006). Green fluorescent protein: properties, applications and protocols. John Wiley & Sons.